基于车载超声传感器的车辆实时定位系统
技术领域
本实用新型涉及的是一种自主泊车技术领域的定位系统，特别是一种带有激光传感器的基于车载超声传感器的车辆实时定位系统。
背景技术
自主泊车系统是一种用于解决车辆从停车场入口到停车位之间的车辆自动驾驶的问题，是一种level4的限定场景完全无人驾驶系统。该系统通过车载运算单元以及车载的传感器实现对于环境的感知、路径避障、车位搜寻以及车位泊入等全自动功能。同时，为了实现停车场范围内的自主巡航，自主泊车系统需要一套停车场的高精地图，以及相应的实时定位系统。自主泊车中的实时定位系统一般采用车载传感器，如环视相机、前视相机、毫米波雷达等，通过传感器提取的信息跟高精地图进行比对，实现对于车辆在高精地图中的定位。在这过程中，基于相机和基于毫米波雷达等的定位可以有各种方案，比如基于相机的定位中常用的语义地图以及基于语义检测的视觉定位，毫米波和相机都可以采用的SLAM定位技术，更有甚者采用基于深度学习回归的端到端定位方案。但是采用相机的定位方案也有其局限性，比如定位能力和精度跟相机的安装位置、相机镜头参数等有关，因此无法适应缺乏语义和纹理，或者非常狭窄(此时物体离相机很近，不容易被检测到)的场景。而基于毫米波的定位也会在车体周围留下一圈无法感知的盲区，从而无法应用于狭窄道路。
发明内容
本实用新型针对现有技术的不足，提出一种基于车载超声传感器的车辆实时定位系统,可以实现狭窄道路中的高精度定位。
本实用新型是通过以下技术方案来实现的，本实用新型包括长距超声波雷达、激光环测装置、控制器；长距超声波雷达为十六个，激光环测装置为一个，控制器为一个；十六个长距超声波雷达分别布置在车体的前后左右侧，每侧各布置四个；激光环测装置布置在车体的顶部，可以进行360度旋转；控制器布置在车体内部，长距超声波雷达通过IO口与控制器相连接，激光环测装置通过以太网接口与控制器相连接。
进一步地，在本实用新型中，十六个长距超声波雷达沿车体中心线对称布置，在车头车尾侧等距离布置，在车身侧也为等距离布置。
更进一步地，在本实用新型中，十六个长距超声波雷达的频率为48KHz。
进一步地，在本实用新型中，十六个长距超声波雷达采用平视方式布置，与车体垂直。
现代的乘用车辆中一般都安装有超声系统，并且如果这辆安装有自动泊车系统，则一般配备10到12颗超声波控头分布在车辆的四周。这些超声波控头可以实现对于车辆周围最近距离障碍物的探测，返回障碍物离车的距离。考虑到自动泊车系统的感知需求，十二颗超声控头一般分为用于近距离大角度检测的UAP探头和用于远距离小角度探测的 APA探头。超声波在障碍物检测过程中能返回的信息有限，一般只能返回障碍物的距离，但其距离精度较高，可达到2cm，而且检测的盲区很小，一般在10cm左右。
与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果为：本实用新型设计合理，可以实现狭窄道路环境下的高精度定位，同时可以利用车辆自带的超声传感器实现低成本的高精度定位。
附图说明
图1为本实用新型实施例的结构示意图；
图2为本实用新型实施例的定位方案流程图；
其中：1、车体，2、长距超声波雷达，3、控制器，4、激光环测装置。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例以本实用新型技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
实施例
具体实施例图1所示，本实用新型包括车体1、长距超声波雷达2、控制器3、激光环测装置4；长距超声波雷达2为十六个，激光环测装置4为一个，控制器3为一个；十六个长距超声波雷达2分别布置在车体的前后左右侧，每侧各布置四个；激光环测装置4布置在车体的顶部，可以进行360度旋转；控制器3布置在车体1内部，长距超声波雷达2通过IO口与控制器3相连接，激光环测装置4通过以太网接口与控制器3相连接；十六个长距超声波雷达2沿车体1中心线对称布置，在车头车尾侧等距离布置，在车体侧为等距离布置；十六个长距超声波雷达的频率为48KHz，十六个长距超声波雷达均采用平视方式布置，与车体垂直。
本实用新型实施例的流程图如图2所示，相关说明如下：
1)超声安装位置和视场角(FOV)标定
为了获得准确的定位结果，需要知道超声控头在车辆坐标系下的安装位置和角度。同时，由于超声传感器会返回其检测视场角(FOV)内最近的目标距离，因此也需要对其视场角(FOV)进行准确的标定。
2)超声信号实时采集模块
超声在实车上的信号一般会通过车身总线CAN直接发送，因此，只需要实时读取CAN 上发送的12个超声传感器获得的距离信息即可。
3)建立反向传感器模型
为了利用超声传感器得到的距离信息来反求自车在地图中的位置，首先需要建立超声传感器的测量模型，即此处的反向传感器模型。
4)比对地图信息，定位滤波算法模块
通过建立的超声测量模型，通过滤波算法跟地图上的信息作对比，即可以迭代优化自车在地图中的位置，即定位。
通过以上步骤实现的超声定位，针对超声能检测到的障碍物，可以实现对于自身在地图坐标系下的定位。但同时，由于超声的检测范围有限(一般为前后两米，左右5米)，因此主要针对狭窄道路。
以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。
